Download miễn phí Giáo trình Điều khiển tự động



Mục lục
1 Các khái niệm cơ bản về điều khiển tự động 1-4
1.1 Giới thiệu chung 1-4
1.1.1 Ưu điểm của tự động điều khiển 1-5
1.1.2 Nhược điểm của tự động hoá. 1-6
1.2 Các khái niệm cơ bản về điều khiển tự động 1-7
1.2.1 Tín hiệu 1-7
1.2.2 Thông tin (information) 1-7
1.2.3 Truyền tin, giao tiếp (Communication) 1-7
1.2.4 Điều khiển (Control) 1-7
1.2.5 Điều khiển mạch hở, điều khiển bằng tay (Open loop, Manual control) 1-8
1.2.6 Điều khiển mạch kín (Close loop control, feedback control) 1-9
1.2.7 Đối tượng được điều khiển (Controlled Process, Plant, Object) 1-10
1.2.8 Biến được điều khiển y(t) (Controlled Variable) 1-11
1.2.9 Bộ điều khiển (Controller) 1-11
1.2.10 Phần tử đo, cảm biến (Measuring element, sensor): 1-12
1.2.11 Tín hiệu cho trước (set point) [r] 1-12
1.2.12 Phần tử cho trước (Bộ tạo tín hiệu cho trước) 1-12
1.2.13 Độ lệch (error, deviation)[e(t)] 1-12
1.2.14 Phần tử so sánh, bộ cộng tín hiệu (Comparison element, summing point)1-12
1.2.15 Bộ chế biến tín hiệu (Processing unit, Computer v.v.) 1-13
1.2.16 Bộ thực hiện (Actuator) 1-13
1.2.17 Cơ cấu điều chỉnh (Adjusting mechanism, Adjusting organ) 1-13
1.2.18 Phần tử thực hiện cuối (Final control element) 1-13
1.2.19 Biến tác động u(t) (Manipulated variable) 1-13
1.2.20 Tín hiệu tác động (Actuating signal) 1-13
1.2.21 Nhiễu loạn (Disturbances) 1-13
1.2.22 Tải của hệ thống (Load) 1-14
1.2.23 Phân biệt biến số và thông số (variable vs. parameter) 1-14
1.3 Các nguyên lý điều khiển cơ bản nhất 1-14
1.3.1 Nguyên lý điều khiển theo độ lệch (feedback control) 1-14
1.3.2 Nguyên lý điều khiển tiếp tới (bù trừ nhiễu - feedforward control) 1-15
1.3.3 Bộ điều khiển nhiều xung (multi-element controller) 1-17
1.4 Phân loại bộ điều khiển 1-19
1.5 Sơ đồ khối 1-21
1.6 Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống điều khiển. 1-23
1.7 Ví dụ và bài tập 1-24
1.7.1 Ví dụ HÌNH 1-4 , hệ thống điều khiển nhiệt độ phòng học. 1-24
1.7.2 Bài tập: 1-28
2 Biến đổi Laplace – Hàm truyền – Sơ đồ khối – Mô hình toán. 2-31
2.1 Phép biến đổi Laplace 2-31
2.1.1 Phép biến đổi Laplace 2-31
2.1.2 Một số hàm cơ bản và ảnh Laplace của chúng 2-32
2.1.3 Các định lý cơ bản 2-36
2.1.4 Các tính chất cơ bản của phép biến đổi Laplace thuận (Bảng 2-1) 2-38
2.2 - Hàm truyền 2-38
2.2.1 Khái niệm hàm truyền: 2-38
2.2.2 Biểu thức tổng quát của hàm truyền: 2-39
2.2.1 Nhận xét về hàm truyền 2-39
2.3 Xây dựng và biến đổi sơ đồ khối 2-40
2.3.1 Sơ đồ khối của mạch kín. 2-40
2.3.2 Hàm truyền của hai khâu mắc nối tiếp 2-40
2.3.3 Hàm truyền của hai khâu mắc song song 2-41
2.3.4 Hàm truyền mạch hở và hàm truyền mạch cấp tới. 2-41
2.3.5 Hàm truyền mạch kín (Closed-loop transfer function). 2-42
2.3.6 Hàm truyền của mạch kín đối với nhiễu. 2-42
2.3.7 Thủ tục vẽ một sơ đồ khối. 2-44
2.3.8 Rút gọn sơ đồ khối. 2-45
2.4 Thiết lập mô hình toán cho các hệ thống động lực học 2-48
2.4.1 Các khái niệm cơ bản. 2-48
2.4.2 Tuyến tính hóa các mô hình toán học phi tuyến. 2-50
2.4.3 Ví dụ lập mô hình toán hệ động lực 2-52
3 Các hoạt động điều khiển cơ bản và các bộ điều khiển cơ bản 3-57
3.1 On-off 3-57
3.2 P 3-57
3.3 I 3-57
4 Xử lý tín hiệu tương tự 3-58
4.1 Khái niệm chung 3-58
4.2 Các nguyên lý chế biến tín hiệu tương tự. 3-58
4.2.1 Thay đổi cường độ tín hiệu 3-59
4.2.2 Tuyến tính hoá 3-59
4.2.3 Chuyển đổi dạng tín hiệu 3-59
4.2.4 Lọc và phối hợp trở kháng 3-59
4.2.5 Khái niệm nạp tải 3-59
4.3 Các mạch thụ động. 3-61
4.3.1 Mạch phân áp (Divider Circuits) 3-62
4.3.2 Cầu Wheatstone (Bridge) 3-63
4.4 Mạch khuếch đại thuật toán (Operational Amplifier- Op Amp) 3-68
4.4.1 Tính chất của bộ khuếch đại thuật toán 3-68
4.4.2 Bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng. 3-68
4.4.3 Một số ứng dụng của các bộ khuếch đại thuật toán 3-70


http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2014-06-04-giao_trinh_dieu_khien_tu_dong.ZPH2wB1xW3.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-69278/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Điều khiển tự động (1) – Bùi Hồng Dương
Trang - 1 -
Mục lục
1 Các khái niệm cơ bản về điều khiển tự động 1-4
1.1 Giới thiệu chung 1-4
1.1.1 Ưu điểm của tự động điều khiển 1-5
1.1.2 Nhược điểm của tự động hoá. 1-6
1.2 Các khái niệm cơ bản về điều khiển tự động 1-7
1.2.1 Tín hiệu 1-7
1.2.2 Thông tin (information) 1-7
1.2.3 Truyền tin, giao tiếp (Communication) 1-7
1.2.4 Điều khiển (Control) 1-7
1.2.5 Điều khiển mạch hở, điều khiển bằng tay (Open loop, Manual control) 1-8
1.2.6 Điều khiển mạch kín (Close loop control, feedback control) 1-9
1.2.7 Đối tượng được điều khiển (Controlled Process, Plant, Object) 1-10
1.2.8 Biến được điều khiển y(t) (Controlled Variable) 1-11
1.2.9 Bộ điều khiển (Controller) 1-11
1.2.10 Phần tử đo, cảm biến (Measuring element, sensor): 1-12
1.2.11 Tín hiệu cho trước (set point) [r] 1-12
1.2.12 Phần tử cho trước (Bộ tạo tín hiệu cho trước) 1-12
1.2.13 Độ lệch (error, deviation)[e(t)] 1-12
1.2.14 Phần tử so sánh, bộ cộng tín hiệu (Comparison element, summing point)
1-12
1.2.15 Bộ chế biến tín hiệu (Processing unit, Computer v.v.) 1-13
1.2.16 Bộ thực hiện (Actuator) 1-13
1.2.17 Cơ cấu điều chỉnh (Adjusting mechanism, Adjusting organ) 1-13
1.2.18 Phần tử thực hiện cuối (Final control element) 1-13
1.2.19 Biến tác động u(t) (Manipulated variable) 1-13
1.2.20 Tín hiệu tác động (Actuating signal) 1-13
1.2.21 Nhiễu loạn (Disturbances) 1-13
1.2.22 Tải của hệ thống (Load) 1-14
1.2.23 Phân biệt biến số và thông số (variable vs. parameter) 1-14
1.3 Các nguyên lý điều khiển cơ bản nhất 1-14
1.3.1 Nguyên lý điều khiển theo độ lệch (feedback control) 1-14
1.3.2 Nguyên lý điều khiển tiếp tới (bù trừ nhiễu - feedforward control) 1-15
Điều khiển tự động (1) – Bùi Hồng Dương
Trang - 2 -
1.3.3 Bộ điều khiển nhiều xung (multi-element controller) 1-17
1.4 Phân loại bộ điều khiển 1-19
1.5 Sơ đồ khối 1-21
1.6 Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống điều khiển. 1-23
1.7 Ví dụ và bài tập 1-24
1.7.1 Ví dụ HÌNH 1-4 , hệ thống điều khiển nhiệt độ phòng học. 1-24
1.7.2 Bài tập: 1-28
2 Biến đổi Laplace – Hàm truyền – Sơ đồ khối – Mô hình toán. 2-31
2.1 Phép biến đổi Laplace 2-31
2.1.1 Phép biến đổi Laplace 2-31
2.1.2 Một số hàm cơ bản và ảnh Laplace của chúng 2-32
2.1.3 Các định lý cơ bản 2-36
2.1.4 Các tính chất cơ bản của phép biến đổi Laplace thuận (Bảng 2-1) 2-38
2.2 - Hàm truyền 2-38
2.2.1 Khái niệm hàm truyền: 2-38
2.2.2 Biểu thức tổng quát của hàm truyền: 2-39
2.2.1 Nhận xét về hàm truyền 2-39
2.3 Xây dựng và biến đổi sơ đồ khối 2-40
2.3.1 Sơ đồ khối của mạch kín. 2-40
2.3.2 Hàm truyền của hai khâu mắc nối tiếp 2-40
2.3.3 Hàm truyền của hai khâu mắc song song 2-41
2.3.4 Hàm truyền mạch hở và hàm truyền mạch cấp tới. 2-41
2.3.5 Hàm truyền mạch kín (Closed-loop transfer function). 2-42
2.3.6 Hàm truyền của mạch kín đối với nhiễu. 2-42
2.3.7 Thủ tục vẽ một sơ đồ khối. 2-44
2.3.8 Rút gọn sơ đồ khối. 2-45
2.4 Thiết lập mô hình toán cho các hệ thống động lực học 2-48
2.4.1 Các khái niệm cơ bản. 2-48
2.4.2 Tuyến tính hóa các mô hình toán học phi tuyến. 2-50
2.4.3 Ví dụ lập mô hình toán hệ động lực 2-52
3 Các hoạt động điều khiển cơ bản và các bộ điều khiển cơ bản 3-57
3.1 On-off 3-57
3.2 P 3-57
3.3 I 3-57
Điều khiển tự động (1) – Bùi Hồng Dương
Trang - 3 -
4 Xử lý tín hiệu tương tự 3-58
4.1 Khái niệm chung 3-58
4.2 Các nguyên lý chế biến tín hiệu tương tự. 3-58
4.2.1 Thay đổi cường độ tín hiệu 3-59
4.2.2 Tuyến tính hoá 3-59
4.2.3 Chuyển đổi dạng tín hiệu 3-59
4.2.4 Lọc và phối hợp trở kháng 3-59
4.2.5 Khái niệm nạp tải 3-59
4.3 Các mạch thụ động. 3-61
4.3.1 Mạch phân áp (Divider Circuits) 3-62
4.3.2 Cầu Wheatstone (Bridge) 3-63
4.4 Mạch khuếch đại thuật toán (Operational Amplifier- Op Amp) 3-68
4.4.1 Tính chất của bộ khuếch đại thuật toán 3-68
4.4.2 Bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng. 3-68
4.4.3 Một số ứng dụng của các bộ khuếch đại thuật toán 3-70
Điều khiển tự động (1) – Bùi Hồng Dương
Trang - 4 -
Chương 1
1 Các khái niệm cơ bản về điều
khiển tự động
1.1 Giới thiệu chung
Trong lịch sử, những thuỷ thủ đầu tiên cũng l{ những kĩ sư điều khiển h{ng hải đầu
tiên. Khi h{nh trình t{u bắt đầu chuyển sang hướng m{ anh không mong đợi, anh ta bắt đầu
chèo thuyền bằng ch}n v{ tay để đẩy thuyền đi theo hướng m{ anh ta thích hơn. Người
thuỷ thủ đ~ tự nhận ra những điều kiện không mong muốn v{ đ~ l{m một việc l{ tạo ra một
qu| trình dịch chuyển trong giới hạn chấp nhận được do anh tự đặt ra.
Từ khi có b|nh l|i, người thuỷ thủ cầm l|i cùng b|nh l|i đ~ cải thiện chất lượng v{
hiệu quả của hệ thống điều khiển.
C|c hệ thống điều khiển ng{y nay, về nguyên tắc, giống hệt như hệ thống điều khiển
đ~ mô tả ở trên.
Sỹ quan m|y nhìn đồng hồ vòng quay, hay đếm số vòng quay m|y chính, rồi so s|nh
với vòng quay định trước, sau đó tiến h{nh đóng mở van hơi, hay thay đổi lượng nhiên
liệu cấp, l{m cho vòng quay phục hồi v{ do v{y điều khiển được tốc độ t{u. Nếu sỹ quan
m|y đứng t|ch ra ngo{i, thay v{o đó l{ một thiết bị dùng để đo độ sai lệch giữa số vòng
quay thực tế với số vòng quay mong muốn, rồi nó tự định ra quyết định thay đổi độ mở van
cấp nhiên liệu cho động cơ thì hệ thống được gọi l{ đ~ tự động ho|. Hệ thống tự động ho|
l|i t{u đầu tiên dùng một c|nh buồm nhỏ gắn trên một cột buồm l|i để phục hồi lại hướng
đi của t{u.
Năm 1774 James Watt đ~ thiết kế một động cơ được tự động ho| đầu tiên có dùng
một bộ điều tốc quả v{ng có liên hệ ngược để điều khiển dòng hơi v{ do v{y l{ tốc độ động
cơ. C|c hệ thống trước đ}y thường rất đơn giản v{ tự t|c động. Tự t|c động (hay l{ t|c động
trực tiếp) nghĩa l{ qu| trình điều khiển cũng còn cấp năng lượng cần thiết để điều khiển cơ
cấu thực hiện.
T{i liệu n{y chủ đích dùng cho sinh viên ng{nh m|y t{u thủy, những người sau khi tốt
nghiệp sẽ thường xuyên l{m việc trong môi trường quốc tế m{ tiếng Anh được dùng phổ
biến. Do vậy, một số kh|i niệm cơ bản, một số thuật ngữ, thậm chí cả một số chú thích trên
hình cũng được để cả ở Tiếng Anh v{ Tiếng Việt, hòng giúp người đọc sau n{y bớt khó khăn
khi tìm c|c thuật ngữ tự động điều khiển trong Tiếng Anh.
Điều khiển tự động (1) – Bùi Hồng Dương
Trang - 5 -
Hình 1-1: Bộ điều tốc ly tâm kiểu Watt (1788) lắp đặt trên một máy hơi nước Boulton
and Watt tại Bảo tàng khoa học, London.
1.1.1 Ưu điểm của tự động điều khiển
Nâng cao hiệu suất
Hiệu suất của hệ thống được n}ng cao nhờ giảm công suất cần dùng, giảm chi phí bảo
dưỡng, tăng độ nhạy, độ chính x|c v{ tính chắc chắn, cải thiện điều kiện l{m việc v{ giảm
sức lao động.
Nếu hệ thống tự động được thiết kế ho{n chỉnh thì hệ thống tự động điều khiển sẽ
hoạt động với hiệu suất cao nhất trong c|c giới hạn nhất định. Một hệ tự động điều khiển có
thể cảm biến cực kỳ nhạy đối với bất kỳ thông số n{o m{ người thiết kế có thể lựa chọn v{
do đó chất lượng của đầu ra v{ hiệu suất của qu| trình không còn bị giới hạn hay phụ
thuộc v{o sự nhạy bén của người vận h{nh n

---